Systémy s komunikací V2X

Systémy s komunikací pomocí V2X

Obr. č. 1: Řešení křižovatky na preferenci pomocí V2X - jednotka RSU.

Tento způsobu realizace obecné preference vozidel MHD probíhá přes komunikační protokoly V2X (neboli přes principy C-ITS systémy). Obecně se jedná o způsob komunikace mezi vozidly vybavených jednotkami OBU (On Board Unit) (v naší produkci jednotka UCU 5.0 ) a jednotkami u řadičů křižovatek RSU (Road-Size Unit) dle  definovaného komunikačního diagram pro přidělení preference, tj. kdy vozidlové stanice MHD blížící se a projíždějící křižovatkou pošlou požadavky (přihlášky, staničení či odhlášky) a přijmou odpověď o možnosti přidělení preference či stav křižovatky (informaci o budoucí zelené).

Dodávaný systém vychází z dokumentu: C-ROADS CZ PTP 1.52 (dále jen „Dokument C-ROADS“) tak, jak byl schválen na Řídicím výboru konsorcia C-ROADS CZ. Systém samotné preference je v souladu s tímto dokumentem a vychází z našich zkušeností z více měst a je veřejně známý. 

Princip

Ve vozidle je umístěna univerzální komunikační jednotka UCU 5.0 nad kabinou řidiče. Na křižovatce je umístěna komunikační jednotka UCU 5.0 I. Tyto jednotky ve vozidle a na křižovatkách spolu komunikují dle pokynů z palubního počítače a to buď:

  • V2X komunikací – pro přímou, rychlou komunikaci se středním dosahem daným umístěním a kvalitou antén,
  • LTE komunikací -– pro vzdálenou komunikaci a včasné informování řadiče SSZ.

Vybraný typ komunikace je dle vzdálenosti a všechny potřebné informace jsou zadávány v EPCOMP v2 (SW pro přípravu dat do palubního počítače) nebo vznikají dynamicky za provozu (např. zpoždění, apod.). Veškerá komunikace je řízena znalostí polohy dle GNSS modulu (Globální navigační satelitní systém) a obsahuje modul GPS/GLONAS a GALILEO ready. Princip komunikace mezi jednotkami je zachycen na následujícím obrázku.

Obr. č.2: Princip komunikace pro preferenci MHD či VLD.

Na straně řadiče spolu komunikují jednotka UCU 5.0-I s řadičem SSZ a předává mu informace z vozu MHD řízeného níže uvedeným protokolem. Pro komunikaci s řadičem používá jednotka dvou typů komunikačních rozhraní:

  • RS-485 – tato sběrnice se použije u již existujících křižovatek
  • Ethernet – tato sběrnice se použije pro nové instalace rozvodů v křižovatkách

Posloupnost stavů dnešního řízení preferencí

Dnešní stavu používání preference vozidel MHD má následující klíčové vlastnosti:

  1. Vozidlo MHD samo aktivně vysílá požadavek na přidělení preference.
  2. Tento požadavek na preferenci vysílá vozidlo MHD v předem definovaných geografických bodech (tzv. přihlašovacích či odhlašovacích oblastech), nebo při definované změně stavu vozidla (vůz zastavil v zastávce, odjel ze zastávky, zavřel dveře, apod…).
  3. Vozidlo MHD se může postupně hlásit z více geografických bodů (zpřesňovat polohu), případně i jinak aktualizovat svůj stav.
  4. Požadavek na preferenci vzniká ve vozidle MHD nejčastěji v palubním počítači a radiový modem na vozidle jej jen přenáší radiovou cestou k řadiči.
  5. Požadavek ve vozidle (palubním počítači) vzniká na základě uložených dat a to ve vztahu k „jízdě“ vozidla (pokyny k chování).
  6. Řidič vozidla může manuálně žádat o přidělení preference na křižovatce či při výjezdu z „bočního“ směru (volba např. přes palubní počítač).
  7. Každý požadavek vyslaný z vozidla MHD je minimálně potvrzen radiovým modemem řadiče (v ČR neplatí u všech preferencí v rámci DP) a tato odpověď je zobrazena řidiči na displeji. Zobrazení je nutné zejména tam, kde systém preference ovlivňuje řadič tak, že tento musí zařadit individuální větev řízení.
  8. Vozidlo může žádat o preferenci MHD současně na více křižovatkách.
  9. Rozhodnutí, jestli a jak bude udělena preference, je plně v kompetenci řadiče a řidič se o stavu zpracování nedozví.
  10. K ukončení žádosti o preferenci slouží odhlašovací zpráva, která je vysílána buď v dané geografické oblasti, nebo při určité změně stavu vozu (odjezd ze zastávky za křižovatkou).

Konfigurace chování vozu se děje na straně provozovatele vozů, tedy dopravních podniků a to v tomuto účelu vytvořeném programu. Konfigurují se zejména:

  • Geografické oblasti pro přihlášení/odhlášení.
  • Vjezdové a výjezdové rameno křižovatky.
  • Sekvence přihlašovacích a odhlašovacích požadavků (více přihlašovacích oblastí, reakce na zastavení v zastávce, opuštění křižovatky).

Použité zprávy V2X

Pro návrh standardu preferencí vozidel MHD jsou využity jen standardizované zprávy pro protokolu V2X. V souladu s Dokumentem C-ROADS jsou navrženy pro použití následující zprávy:

  • SRM (Signal Request Message) pro požadavek na preferenci z vozu,
  • SSM (Signal Status Message) pro odpověď od řadiče/RSU.

SRM tedy slouží pro odeslání požadavku na preferenci (případně aktualizaci požadavku), zatímco SSM slouží pro odpověď z řadiče na tento požadavek. Obě zprávy jsou adresné – je v nich uvedeno, pro jakou stanici jsou uvedeny. SRM má tedy v sobě číslo křižovatky, na niž směřuje požadavek na preferenci. Naproti tomu SSM má v sobě číslo vozu, kterému je odpověď určena.

SRM a SSM zprávy jsou definovány ve standardu ETSI TS 103 301, který se odkazuje na standard ISO TS 19091, který pak využívá datových struktur z normy SAE J2735 (profil C). Použití jednotlivých kontejnerů ve zprávě je blíže upraveno v normě C-Roads „C-ITS Infrastructure Functions and Specifications“ a dále v českém profilu C-ROADS CZ PTP 1.52.

Na každý požadavek či aktualizaci požadavku z vozidla MHD přes zprávu SRM musí RSU odpovědět zprávou či aktualizací zprávy SSM. Zpráva SSM se může průběžně aktualizovat i bez aktualizace požadavku, například na základě dat z řadiče (požadavek přijat, případně preference udělena).

V Dokumentu C-Roads je ještě zmíněna realizace preference přes zprávy typu CAM. Tato není vhodná, protože vozidlo MHD může nyní vysílat požadavek na více křižovatek současně, ale zpráva typu CAM nemá konkrétního adresáta (neumožňuje zadat komunikaci s příslušným řadičem). Zpráva CAM (Public Transport Activation ontainer) umožňuje vysílat až 20 bajtů pro informace o stavu vozidla pro interní potřeby dopravních podniků (trakce, číslo vozu, linka, kurz, zpoždění, otevření dveří, provozovatele, apod.

Struktura zpráv typu SRM a SSM je volena tak, aby umožnila přenést veškerá data, která se dnes přenáší do řadiče (respektuje např. i tzv. „staničení“). Pro starší řadiče pak provede RSU „rekonstrukci“ a sestaví paket, který se dnes přenáší do řadiče po sběrnici RS-232 nebo RS 485 při standardní preferenci.